Способ определения содержания кислорода в металлах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ . КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛАХ, включающий высокотемпературную экстракцию определяемого элемента в вакууме и последующее измерение количества вьщелившегося кислорода, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения погрешности определения содержания кислорода в ртути и повышения чувствительности, экстракцию осуществляют путем многократного на- |грева до 300-500 С и охлаждения до . полного вьщеления содержащегося в пробе кислорода в газовую фазу. (Л с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 N 25/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И,ОТНРЫТИЙ (21) 3658117/24-25 (22) 26,09.83 (46) 23.06.85. Бюл. N 23 (72) Ю.А.Карпов, Р.В.Иванова, Т.И.Зяблова, К.Ю.Натансон и П.Н.Петров (71) Государственный ордена Октябрь ской Революции научно-исследователь-, ский и проектный институт редкометал"

° лической промышленности

753) 543.27 (088.8) (56) 1. Туровцева З.М., Кунин Л.Л.

Анализ газов в металлах. М.-Л. 1959, с. 33-34. о

2. Редкие металлы и сплавы на их основе. Методы определения кислорода, водорода, азста и углерода.

Гост 22720, 1-77, с. 13.

„„SU„„1163231 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ, КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛАХ, включа" ющий высокотемпературную экстракцию определяемого злемента в вакууме и последующее измерение количества выделившегося кислорода, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью снижения погрешности определения со;., держания кислорода в ртути и пбвышения чувствительности, экстракцию

:осуществляют путем многократного на(грева до 300-500 С и охлаждения до о полного выделения содержащегося в пробе кислорода в газовую фазу.

1163231

Изобретение относится к физикохимическим методам анализа веществ, в частности к анализу ртути на содержание кислорода термическим разб ложением кислородсодержащих соединений ртути в вакууме.

Известен способ определения водорода вакуум-нагревом, заключающийся в том, что образец сбрасывают в графитовый тигель вакуумной лечи, где при 1150-1200 С происходит разложение всех водородсодержащих соединений металлов. Выделившийся при этом в газовую фазу водород поступает в анализатор, где измеряется его давление в известном объеме Г11.

Недостатком данного способа применительно к определению кислорода „ в ртути является то, что экстракция ведется в открытом тигле, и ртуть испаряется из горячей зоны раньше, чем успевает пройти процесс выделения кислорода.

Наиболее близким к изобретению является способ определения содержания кислорода в металлах (индии, галлии), заключающийся в том, что в графитовый тигель вакуумной экстрак-. ционной печи сбрасывают образец анализируемого металла, где при 11001200 С происходит востановление кисо лородсодержащих соединений металла углеродом тигля, Выделившаяся окись углерода определяется количественно.

Для экстракции кислорода при анализе данным способом используют графитовый тигель специальной конструкции, позволяющий значительно уменьшить скорость испарения анализируемого металла и его оксидов 523.

Недостатками известного способа при определении кислорода в ртути нагревом"в вакууме являются большая систематическая погрешность (60-70 ) вследствие неполноты экстракции кислОрода, вызванной слишком высокой скоростью испарения ртути из зоны реакции, и относительно невысокая

-5 чувствительность определения (2 10 мас. кислорода), вызванная невозможностью анализировать пробы массой более 5 r.

Целью изобретения является снижение погрешности и повышение чувствительности определения содержания кислорода в ртути.

Поставленная цель достигается тем, что при способе определения содержания кислорода в металлах, включающем высокотемпературную экстракцию определяемого элемента в вакууме и последующее измерение количества1 выделившегося кислорода, экстракцию осуществляют путем многократного нагрева до 300500 С и охлаждения до полного выделения содержащегося в пробе кислорода

0 а газовую фазу.

Сущность способа состоит в том, что ртуть после испарения проходит через зону с температурой 300-500 С, затем конденсируется в холодильнике и снова возвращается в зону нагрева, испаряется, проходит через зону с температурой 300-500 С и так далее, вплоть до тех пор, пока масс-спектрометр не зарегистрирует окончание процесса выделения кислорода. Данные условия выбраны на том основании, что давление кислорода над окисью ртути при ее диссоциации по реакции Н@0 - Нд (г) + 1/2 OZ в присутствии жидкой ртути составляет при t = 300 С 1,5 10 торр, при t =

= 500 С «500 торр.

В интервале температур 300-500 С в вакууме происходит практически полное разложение оксида ртути. Однако при 300 С ртуть в вакууме испа35

» ляется в течение нескольких секунд, и большая часть содержащегося в ней кислорода не успевает выделиться в газовую фазу, Поэтому необходимо создать такие условия, при которых ртуть хотя бы в течение 2-.3 пребывала в зоне с температурой 300-500 С, а затем после конденсации в холодной зоне снова возвращалась в зону нагрева, причем эти циклы должны повторяться до тех пор, пока не прои" зойдет полное выделение кислорода в газовую фазу.

Этим условиям более всего соответствует конструкция вакуумного диффузионного парортутного насоса.

Устройство диффузионного насоса предусматривает циклическое возвращение рабочего тела (в данном случае ртути) в горячую зону (300-500 С). Следовательно, кислородсодержащие соединения, растворенные в ртути, возвращаются в реакционную зону вплоть до полного выделения из них кислорода»

Пример 1. Эксперимент проводят на масс-спектрометре МХ-1302, соединен-: ном с диффузионным насосом Н-50Р.

1163231

Составитель С. Беловодченко

Редактор И.Николайчук Техред Ж.Кастелевич, Корректор A.Тяско

Заказ 4098/43 . Тираж 89? Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1ТПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В пробу ртути вводят киспород в фор- ме оксида ртути HgO, затем ртуть в кварцевой емкости устанавливают. в

I загрузочное устройство экстракционной системы. Масс-спектрометр и диф- 5 фузионный насос дегазирует в течение 3-4 ч,измеряют фон анализатора, проводят калибровку прибора и определяют поправку контрольного опыта (п.к.о.) по кислороду за 3-5 мин. t0

После стабилизации фона и п.к.о. с помощью магнитного толкателя спирают пробу. ртути в нагретый диффузионный насос и наблюдают за процессом экстракции до полного выделения 15 кислЬрода по изменению величины пика

m/е = 32. После вьщеления 95% введенного кислорода процесс считают законченным.

Масса пробы ртути 136 г (10 см ), количество введенного в ниде Hg0 кислорода 1 10 г или С„= 7,4 .10 мас.X.

-Ф

Время экстракции 3 мин. Эксперимент повторяют трижды. Получено среднее содержание кислорода С " = 7-10 мас.X при относительном стандартном отклонении Б = 0,1.

Чувствительность определения возростает за счет увеличения массы ртути и составляет 1 10 мас.%. 30

Пример 2. Масса пробы ртути

1150. r (95 см ). ВвеДено 1-10 г кислорода, или С,= 8,7 .10 мас,X. Время экстракции 5 мин. Эксперимент проводят дважды. Получено среднее содер- жание кислорода С 8,1 il0 uac.X при относительном стандартном отклонении Я = 0,15.

Чувствительность определения в этом случае 1 ° 10 7мас.X.

Пример 3. Масса пробы ртути

1150 г (95 cM ). Введено 2:10 r кислорода или С = 1,74 -10 мас.X. Время экстракции 4 мин. Эксперимент повторяют дважды. Полученб среднее содержание кислорода С = 1,9 1О мас.X.ïðê отно- . сительном стандартном отклонении 8 "

0,2..Чувствительность определения

1 ° 10 мас.О.

При снижении температуры экстракция (менее 300 С) за счет понижения мощности нагревателя диффузионного насоса время экстракции возрастает в

2-3 раза, а полнота вьщеления.уменьшается, При повьппении температуры (более 500 С) получены заниженные результаты (вероятно, вследствие выноса части оксида ртути в холодную зону).

Таким образом, при определении кислорода в ртути предложенным способом погрешность за счет неполноты. экстракции составляет не более 5 отн.%,,что меньше по сравнению с известным способом в 10-15 pas. Чувствительность определения может быть улучшена в

20-200 раз за счет увеличения массы пробы ртути.